基于应力吸收原理纤维封层性能及有限元模拟研究

来源 :重庆交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:osinfobyl
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
纤维封层是近年来铺筑在半刚性基层和面层之间的一种应力吸收层,它可以吸收来自反射裂缝尖端的大部分集中应力,从而降低裂缝尖端的应力集中现象,阻止裂缝的进一步扩展,它对于延长道路的使用寿命具有显著作用。基于此,本文对其进行相关理论研究和路用性能试验研究,以期为该技术的推广应用提供技术支持。
  由于纤维封层是一种粘弹性复合材料,因此本文首先根据复合材料力学里的界面理论以及粘弹性力学中的能耗理论分别对纤维增强沥青应力吸收层的作用机理以及能耗进行了分析,根据界面理论分析得出对纤维进行改性可以提高其与乳化沥青之间的界面粘结强度,从而使纤维封层发挥更好的阻裂效果,同时根据能耗理论得到裂缝尖端应力对纤维封层做的功会转化成纤维封层的弹性应变能和耗散能,它们两者之和构成了纤维封层的断裂能,该值越大则说明可以吸收更多的裂缝尖端应力,其阻裂性能也就越好。根据对沥青混合料疲劳性能的分析,得出纤维封层在疲劳荷载作用下它的累积耗散能和疲劳次数在对数坐标下存在线性关系,通过疲劳拉伸试验对其进行了验证。
  根据界面理论分析得到的结果,采用偶联剂、浓度分别为1mol/L、2mol/L的酸、碱溶液对玻璃纤维进行改性处理,并采用扫描电镜对改性纤维的微观形貌进行了观测,结果表明经过改性后的纤维表面粗糙度明显增加,并通过板带拉伸试验以断裂能为评价指标,得到经浓度为2mol/L的酸溶液改性的玻璃纤维阻裂效果最好。随后通过动态剪切流变试验研究了纤维种类、温度以及荷载作用频率对纤维沥青复合材料复数模量、相位角、车辙因子、存储模量和损耗模量等流变参数的影响。结果表明,在不同的温度和荷载作用频率下,与未改性的原样纤维相比,改性之后的纤维可以增加复合材料的复数模量以及车辙因子并降低其相位角,从而提高了复合材料抗永久变形的能力及其强度。
  纤维封层除需具备良好的阻裂性能以外,还要良好的层间结合能力,通过在室内制作复合试件,以层间剪切强度和层间拉拔强度作为层间结合性能评价指标,研究了不同因素水平对纤维封层层间结合强度的影响。
  最后通过有限元模拟,计算了纤维封层路面结构在不同条件下(轴载、面层厚度以及半刚性基层模量)纤维封层底部裂缝尖端应力强度因子大小,分析了不同因素对纤维封层使用性能的影响。
其他文献
相对于传统混凝土破碎技术,高压水射流破碎混凝土技术具有高效率、选择性、适应性广、操作性好、安全环保等众多优势,在混凝土路面翻新、桥梁拓宽等工程中具有巨大应用潜力,可以预见将成为未来混凝土破碎主流方式之一。但目前关于高压水射流冲击混凝土的破碎规律及参数影响尚不够明晰,限制了高压水射流技术在混凝土破碎领域的进一步发展。为此,本文基于多参数组合高压水射流冲击混凝土大量试验数据,开展了不同工况参数对破碎效
我国交通行业发展迅速,货运物流量也飞速增长,这些发展对公路运输行业的安全性提出了更高的要求。高速公路互通式立交作为交通转换的重要节点,对整个公路运输行业的安全性和效率保障都起到至关重要的作用。据国内外大量数据显示,发生在高速公路上的事故约有30%发生在互通式立交附近,其中出口匝道的事故数又是进口匝道的两倍,因此对高速公路互通式立交出口匝道进行单独的安全性评价研究是很有必要的。  本文首先对互通式立
学位
在道路桥梁的混凝土结构养护维修工程中,混凝土破碎技术至关重要。相较于常见机械与化学方式破碎混凝土造成的高成本、工作量大、修复质量差等缺点,高压水射流破碎混凝土技术具有污染低、施工精确、选择性广、原结构受损低、高效率、非接触式切割等明显优点,在道路桥梁养护维修、灾后重建、应急救援、紧急破拆等工程中发挥着极为重要的作用。  但由于高压水射流破碎混凝土过程十分短暂(微秒级),且涉及流体与固体非线性碰撞动
开裂是沥青路面主要病害类型之一,裂缝的存在对路面的结构性和功能性均会产生不利影响,从而导致路面使用寿命缩短。路面开裂问题一直是道路研究方向的热点之一。  沥青材料具有自愈合特性,利用这一特性,采取合适的加热方式对沥青路面进行加热养护,能够在一定程度使其内部微损伤修复、裂缝闭合,延长路面使用寿命,这是美国、荷兰等发达国家近年来倡导先进养护理念。  本文利用微波这一高效环保的加热技术,系统研究了沥青混
学位
聚合物橡胶骨架孔隙水泥混凝土路面因其优良的变形能力以及韧性得到了日渐广泛的应用,而在其中掺加胶粉可望进一步提升其性能。本文以“骨料+节点+孔隙”空间结构的聚合物橡胶骨架孔隙水泥混凝土路面材料为研究对象,采用外掺法制备掺加40目胶粉的聚合物橡胶水泥结合料以及聚合物橡胶骨架孔隙水泥混凝土,通过配合比试验、多种室内力学试验和理论分析,系统的研究了聚合物橡胶水泥结合料和聚合物橡胶骨架孔隙水泥混凝土的基本力
随着城市化程度越来越高,城市原始的自然土壤迅速被钢混建筑物或非透水硬化地面取代,导致不透水面积占比迅速增加,进而改变了自然土壤植被及下垫层的渗透性能。在降雨量一般时,传统密集配沥青混凝土路面易发生溅水、喷雾、夜间炫光等严重影响行车安全的现象;在强降雨气候条件下会产生大量路表径流,增加城市排水管廊的负担,甚至造成城市内涝。透水性沥青路面可有效缓解这一难题,因此在国内外都有不同程度的推广应用。  本文
学位
涵洞工程在我国西北黄土地质区分布广泛且使用频繁。钢波纹管涵洞作为新式涵洞,在软弱土质区域拥有良好的应用前景,但既有研究未充分考虑黄土地质的影响。本文采用室内实验与数值模拟的方法,分析静力、动力与降雨工况条件下黄土地区钢波纹管涵洞的受力变形规律,以及加固防渗措施分析。首先,对陕西地区的黄土进行剪切、湿陷与压缩等实验,计算黄土的增湿等效压应力、剪应力及增湿抗剪强度,分析其在含水率增加情况下的物理性质变
陶粒混凝土因具有轻质高强、环保以及吸音降噪等特点,被广泛应用于桥面铺装、隧道内路面的材料,但其存在的脆性大、弹性模量低、强度较低等缺点严重影响了其路用耐久性能。本论文采用粉煤灰、矿渣粉、硅灰和聚丙烯纤维作为掺合料,首先,研究参考大量文献确定了掺合料的合理掺量,利用松散体积法和室内试验完成陶粒混凝土的配合比;其次,对13组不同配合比的陶粒混凝土试件进行力学性能和耐久性能实验,分析了不同掺合料的种类及
深基坑支护结构的稳定可靠是深基坑安全的重要保障,但在保证深基坑工程安全性的同时,还需兼顾其经济性,因此对深基坑支护结构提出了更高、更严格的要求。由于岩土体自身具有较强的复杂性和地域性,所以深基坑支护结构一直是基坑工程问题研究的重点和难点。  本文以犍为岷江特大桥14#墩拱座基坑工程为项目依托,针对拱形咬合桩支护结构这一种新的基坑支护结构型式进行研究。通过运用MidasGTSNX有限元软件建立了考虑
随着中国经济腾飞,交通变得日益繁忙拥堵,城市道路建设得到飞速发展。然而作为维修城市地下“大动脉”的检查井,却往往被忽略,致使检查井周边沥青混凝土路面破坏已成为城市的通病。检查井的周边沥青混凝土路面常常出现裂缝、凹陷、沉降等现象,不仅影响到城市的美观,也给过往行驶的车辆带来不舒适的体验,还是这些年交通事故频繁的原因之一,同时也大大缩短了检查井及周边沥青路面的使用寿命,因此,处理检查井周边路面破坏已成